Шпиндельное устройство

Союз Советских Социалистических Ресеублик(5)М. Кл.з В 24 В 41/04 слрисоединениемзаявкиМ Государственный омнтет СССР во делам изобретений в отрытнйДата опубликования описания 25,01. 81(72) Авторы изобретения Н.Т.Яинченя, В.А.Шапарь и Ю.В.Скорынин Институт проблем надежности и долговечности машин. АН Белорусской ССР(54) ШНИНДЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Изобретение относится к машиностроению и может быть использованов металлорежущих станках, в частности в шлифовальных станках для обработки колец подшипников качения,Известно устройство, содержащеевал, установленный в передней и задней опорах, представляющих собой радиально-упорные подшипники качения,электромагнит, воздействующий на валв осевом направлении, и систему управления электромагнитом 11(,Цель изобретения - повышение точности обработки деталей путем обеспечения стабильности положения вала восевом направлении.Указанная цель достигается тем,что Устройство снабжено соединеннымс обмоткой электромагнита через систему управления преобразователем осевых смещений вала в электрический сигнал, а электромагнит и преобразовательразмещены между передней н задней опорами вала.25На чертеже схематически показаноустройство в разрезе, общий вид,Устройство содержит корпус 1, вал2, опорами которому служат радиальноупорные подшипники качения. Левая ЗО опора состоит из двух подшипинков 3, между которыми установлены распорные кольца 4 и 5 разной длины, обеспечивающие предварительный натяг подшипников 3Внутренние кольца подшипников 3 закреплены неподвижно на валу 2, а их наружные кольца имеют возможность перемещаться в осевом направлении во втулке б, жестко закрепленной в корпусе 1, Правой опорой вала 2 служит радиально-упорный подшипник 7 (один или более). В случае использования в правой опоре двух или более подшипников 7 (при значительных осевых нагрузках), они устанавливаются так, чтобы высокие борта их колец были обращены в одну сторону. В этом случае между подшипниками 7 установ-лены проставки 8. Внутренние кольца подшипников 7 правой опоры жестко закреплены на валу 2, а наружные кольца зафиксированы в корпусе в осевом направлении.Электромагнит 9 неподвижно закреплен в корпусе 1 шпинделя, Винты 10 позволяют осуществлять регулировку положения электромагнита 9 в осевом направлении. Якорь электромагнита 9 неподвижно установлен на валу 2 шпинделя. С целью повышения КПД нагружающего устройства, взаимодействующиеповерхности якоря и обмотки электромагнита 9 выполнены в виде концентричных конусов. Для уменьшения габаритов шпинделя электромагнит 9 размещен между передней и задней опорами вала 2,Во втулке б, жестко закрепленнойв корпусе 1 шпинделя, установлен бесконтактный индуктивный преобразователь11, положение которого в осевом направлении может регулироваться принастройке. Преобразователь 11 взаимодействует с диском 12, непожвинозакрепленном на валу 2. Электромагнит 9 соединен с преобразователем 11 15через статическую электронную системууправления, состоящую из преобразователя-усилителя 13, сравнивающего устройства 14, задающего устройства 15,устройства 16 управления током, про- ;Щтекающим через электромагнит 9, порогового устройства 17 и сигнальногоустройства 18,Шпиндельное устройство работаетследующим образом. 25С помощью электромагнита 9 производят предварительное нагружение радиально-упорных шарикоподшипников 7,при этом сравнивающее устройство 14отключается от устройства 16 управ-ления током обмотки электромагнита9. О величине предварительного натягаподшипников 7 судят по осевому смещению вала 2, которое измеряется спомощью бесконтактного индуктивногопреобразователя 11 (измеряют величину сигнала на выходе преобразователяусилителя 13, например. с помощью миллиамперметра), либо по величине тока, потребляемого обмоткой электромагнита 9. Сигнал, снимаемый с преобразователя 11, после прохождения через .преобразователь-усилитель 13 поступает на сравнивающее устройство 14, вкотором происходит сравнение сигналов, поступающих с преобразователяусилителя 13 и задающего устройства15.После создания необходимого предварительного натяга подшипников 7уровень сигнала на выходе задающегоустройства 15 устанавливают таким,чтобы величина сигнала на выходесравнивающего устройства 14 была равна О. После этого к устройству 16управления током обмотки электромагнита 9 подключают сравнивающее устройство 14,При заданном осевом положении вала 2 сигнал на выходе сравнивающегоУстройства 14 отсутствует, и устройство 16 обеспечивает предварительно Щ)установленный ток обмотки электромагнита 9, При смещении вала 2 в осевомнаправлении, вызванном рабочими нагрузками на ваза, износом элементовподшипников 7 или другими причинами,происходит некоторое изменение зазора между преобразователем 11 и диском12, и на выходе сравнивающего устройства 14 появляется сигнал (положительный или отрицательный, в зависимостиот направления смещения вала 2), управляющий устройством 16, которое,в свою очередь, изменяет режим питания обмотки. электромагнита 9, В результате происходит уменьшение илиувеличение нагрузки на вал 2, создаваемой электромагнитом 9, что приводит к восстановлению первоначальногоосевого положения вала 2.Тарирование устройства проводятследующим образом. Регулируя осевоеположение преобразователя 11, выставляют первоначальный зазор между преобразователем 11 и диском 12 и настраивают преобразователь 11 на О (сигнална выходе преобразователя-усилителя13 отсутствует), Затем производятсначала нагружение вала 2 в осевомнаправлении механически, например вторец, через динамометр, контролируясмещение вала 2 в зависимости от величины нагрузки по изменению уровнясигнала на выходе преобразователяусилителя 13, после чего нагружаютвал 2 с помощью электромагнита 9,отключив устройство 16 управления током обмотки электромагнита 9 от сравнивающего устройства 14, и уже повеличине сигнала на выходе усилителя13 судят о величине осевой нагрузкина вал 2 Одновременно регистрируютзначения тока, протекающего черезэлектромагнит 9, соответствующие разным уровням нагружения.В результате изнашивания элементовподшипников 7 происходит постепенноеуменьшение первоначально установленного натяга, Вследствие износа элементов подшипников 7 вал 2 стремитсясдвинуться в сторону уменьшения зазора между преобразователем 11 и диском12. В результате восстановления первоначального осевого положения вала2 с помощью системы управления, нагрузка на вал 2, создаваемая электромагнитом 9, уменьшается. Если при определенной величине износа элементовподшипников 7 происходит недопустимоеуменьшение натяга последних, котороеприводит к существенному снижениюжесткости шпинделя, то срабатываетпороговое устройство 17, реагирующеена отклонение тока в обмотке электромагнита 9 от заданного уровня сверхдопустимых пределов, и включает сигнальное устройство 18,После этого производят переналадкушпинделя, регулируя задающее устройство. 15 с целью обеспечения необходимого предварительного натяга подшипников 7.Стабилизация осевого положения вала шпинделя в процессе эксплуатации795913 26 Составитель А.Шута Редактор А.Наурсков Техред Ж.Кастелеви За аз 9561/20 ректор М,Шароши к Тираж 924 НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб., Подпис 5 илиал ППП "Патент , г. Ужгород, ул. Проектная, 4 повышает точность обработанных изделий, например, при обработке желобовколец шарикоподшипников на желобошяифовальных станках. Смещение желоба относительно торца кольца подШипника может привести к ухудшению контакта телкачения с рабочей поверхностью колец,а следовательно, к преждевременномувыходу подшипников из строя. Шпиндельное устройство обеспечива- р ет также возможность контроля нагрузки на подшипники 7 при установке предварительного натяга, что позволяет исключить перегрузку подшипников. Таким образом, предложенное устройство позволяет повысить точность обработки деталей путем обеспечения стабильности положения вала в осевом направлении и уменьшить габариты шпинделя. Формула изобретенияШпиндельное устройство, содержащее вал, установленный в передней изадней опорах, представляющих собойрадиально-упорные подшипники качения,электромагнит, воздействующий на валв осевом направлении,и систему управления электрбмагнитом, о т л ич а ю щ е е с я тем, что. с цельюповышения точности обработки деталей путем обеспечения стабильностиположения вала в осевом направлении,оно снабжено соединенным с обмоткойэлектромагнита через систему управления преобразователем осевых смещений вала в электрический сигнал, аэлектромагнит и преобразоватЕль размещены между передней и задней опорами вала.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 296372, кл. В 24 В 41/04, 1969.